阅读说明：本技术 一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵 (Auxiliary air pump of direct injection engine in ignition type low-pressure cylinder ) 是由 黎艺文 邓宇 汤镇徽 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及发动机技术领域,具体公开了一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵,包括：壳体、气缸、储油槽、活塞、活塞环、活塞销、连杆、偏心轮、轴承、弹簧、片阀以及泄压阀总成。本发明通过发动机曲轴直接带动偏心轮转动,带动连杆推动活塞进行往复运动,使曲轴与偏心轮之间的相位关系更加精准,进气时刻精准,并且简化了发动机的结构降低了重量；片阀与弹簧能够控制充气效率,储油槽中的润滑油能够增加片阀缝隙处的气体通过粘度,从而防止活塞在向下运动时气体回吸到气缸中,提高了进气效率,降低压力损失；泄压阀总成能够平衡气缸内过大的压力,提高了气泵中气体流量的稳定性。(The invention relates to the technical field of engines, and particularly discloses an auxiliary air pump of a spark-ignition type direct injection engine in a low-pressure cylinder, which comprises: the piston ring is connected with the piston pin, the piston rod, the eccentric wheel, the bearing, the spring, the plate valve and the pressure relief valve assembly. According to the invention, the eccentric wheel is directly driven to rotate by the crankshaft of the engine, and the connecting rod is driven to push the piston to reciprocate, so that the phase relation between the crankshaft and the eccentric wheel is more accurate, the air inlet time is accurate, the structure of the engine is simplified, and the weight is reduced; the flap valve and the spring can control the inflation efficiency, and the lubricating oil in the oil storage tank can increase the gas passing viscosity at the gap of the flap valve, so that the gas is prevented from being sucked back into the cylinder when the piston moves downwards, the gas inlet efficiency is improved, and the pressure loss is reduced; the pressure relief valve assembly can balance overlarge pressure in the air cylinder, and the stability of the gas flow in the air pump is improved.)

一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵。

背景技术

由于重油具有粘稠度高，闪点高，难挥发的特点，在运输和存储过程中更加安全可靠，因此在军事、船舶和航空发动机领域备受青睐，特别是小型无人机发动机领域有很大的发展前景，美国在《无人机发展路线图（2005-2030）》中已将重油发动机列为无人机技术的重要发展目标之一，我国各方面同时也在积极推动重油发动机的研发工作。

由于重油的粘度大，因此雾化和燃烧性能差，通过传统发动机正常的压燃或点燃手段难以达到重油发动的燃烧要求，因此通常会通过采取精细雾化、重油辅助预热和改进燃烧室结构等手段来达到重油发动机的燃烧要求。其中精细雾化就是通过改进喷油器的结构，并且精确控制雾化气体的喷射量与喷射节点、重油的喷射量与喷射节点和发动机曲轴的相位三者之间的关系，从而实现精细雾化；并且对于小型无人机而言，对于发动机还有轻量化，易维护的要求。

雾化的辅助气体由发动机上的空气压缩泵来提供，现有的发动机用的空气压缩泵多为柱塞曲轴式空气泵，由于是通过发动机曲轴轴端的齿轮组驱动空气泵中的曲轴转动，很难实现通过发动机曲轴的相位精确控制空气泵的通气量与通气节点；并且由于零部件过多且结构复杂，会导致误差的叠加，发动机总重量的增加与维护难度的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵，从而克服现有空气泵的通气量、通气节点与发动机曲轴相位之间的控制难度差，误差大，结构复杂，重量大以及维护困难的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵，包括：壳体，其由上壳体和下壳体组成，所述下壳体上设有两个相互对正的主轴孔和多个与所述下壳体的内腔相连通的进气孔，所述上壳体的顶部设有与所述上壳体的内腔相连通的出气孔；气缸，其设于所述下壳体的内腔中，包括一个贯穿于所述气缸的活塞孔，所述活塞孔的顶部设有第一凹止口，所述第一凹止口与所述活塞孔之间的阶梯面上设有储油槽，所述活塞孔的侧壁上设有多个通向所述气缸的外部的气体导入孔；活塞，其设于所述活塞孔中，且顶部朝向所述第一凹止口，所述活塞上设有活塞销；连杆，其小头端套设于所述活塞销上，其大头端上设有连杆轴孔；偏心轮，其通过第一轴承套设于所述连杆轴孔中，所述偏心轮上设有偏心孔，发动机曲轴的一个端轴穿过所述偏心孔并与所述偏心轮固定，所述端轴还以能够转动的方式穿过两个所述主轴孔并向外延伸；片阀，其以能够滑动的方式设于所述第一凹止口中，该片阀的外径大于所述活塞孔直径，所述片阀与所述上壳体之间设有第一弹簧；以及泄压阀总成，其一端通过上泄压管道与所述上壳体的内腔连通，所述泄压阀总成的另一端通过下泄压管道与所述下壳体的内腔连通。

优选的，上述技术方案中，所述上泄压管道设于所述上壳体中，所述下泄压管道设于所述下壳体中。

优选的，上述技术方案中，所述泄压阀总成包括：泄压阀腔，其设于所述下壳体中，该泄压阀腔的底部与所述下泄压管道相连通，所述泄压阀腔的腔口设于所述下壳体的顶面上，并与所述上泄压管道的另一端向对应；泄压阀座，其设于所述泄压阀腔的腔口处，贯穿于所述泄压阀座的中心开有泄压孔，该泄压孔的下方为圆锥孔；以及阀杆，其设于所述泄压阀腔内，所述阀杆的一端设有钢球，该阀杆的另一端与所述泄压阀腔的底部之间设有第二弹簧。

优选的，上述技术方案中，所述下壳体的内腔的腔口处设有第二凹止口，所述上壳体的内腔的腔口处设有与所述第二凹止口相适配的凸止口。

优选的，上述技术方案中，所述气缸的外径小于所述下壳体的内腔直径，多个凸台环周设于所述气缸的外侧面的下方，止推台肩设于所述气缸的外侧面上并位于所述气体导入孔的上方，所述止推台肩的外径与所述第二凹止口相适配，所述止推台肩的上止推面上设有第一O型圈。

优选的，上述技术方案中，所述连杆的小头端通过第二轴承套设于所述活塞销上。

优选的，上述技术方案中，所述活塞上设有活塞环，该活塞环的位置靠近所述活塞的顶部。

优选的，上述技术方案中，所述泄压阀腔的腔口处设有第二O型圈。

优选的，上述技术方案中，所述片阀的厚度不大于1.5mm。

优选的，上述技术方案中，所述储油槽的槽宽为0.3~3mm，槽高为0.3~3mm。

优选的，上述技术方案中，所述气缸上设有气体导入孔，且形状为圆孔、方孔、椭圆。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明直接通过发动机曲轴的端轴上的偏心轮转动，带动连杆推动活塞进行往复运动，不仅提供了气泵的动力源，而且使曲轴与偏心轮之间的相位关系更加精准直接，驱动效率更高，并且通过简化结构降低了发动机的重量。

2. 本发明通过调节第一弹簧的刚度来精准控制片阀的开关时间，保证气体的压力与通过量。

3. 本发明在片阀与气缸之间设计有储油槽，片阀打开时会带有油，从而增大了气体通过片阀缝隙时的通过粘度，防止活塞在向下运动时气体回吸到气缸中。

4. 本发明通过泄压阀总成，来确保当气缸内气体压力过大时，能够平衡气缸内部过大的压力，将多余的气体排到壳体的内腔中，从而保证气泵中气体流量的稳定性。

附图说明

图1是点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的结构图。

图2是图1中的局部放大图Ⅰ。

图3是点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的上壳体的剖视图。

图4是点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的气缸的结构图。

图5是点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的连杆的结构图。

图6是点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的偏心轮的剖视图。

主要附图标记说明：

1-壳体，2-气缸，3-活塞，4-连杆，5-偏心轮，6-片阀，7-泄压阀总成，8-第一轴承，9-发动机曲轴，10-端轴，11-第一弹簧，12-第二凹止口，18-主轴轴承，13-凸止口，14-第一O型圈，15-第二轴承，16-活塞环，17-第二O型圈，101-上壳体，102-下壳体，103-主轴孔，104-进气孔，105-出气孔， 21-活塞孔，22-第一凹止口，23-储油槽，24-气体导入孔，25-凸台，26-止推台肩，31-活塞销，41-连杆轴孔，51-偏心孔， 71-上泄压管道，72-下泄压管道，73-泄压阀腔，74-液压阀座，75-泄压孔，76-阀杆，77-钢球，78-第二弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1到图6所示，该实施例中的点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵，包括：壳体1，气缸2，活塞3，连杆4，偏心轮5，片阀6，泄压阀总成7，第一轴承8，发动机曲轴9，端轴10，第一弹簧11，第二凹止口12，主轴轴承18，凸止口13，第一O型圈14，第二轴承15，活塞环16，第二O型圈17，上壳体101，下壳体102，主轴孔103，进气孔104，出气孔105，活塞孔21，第一凹止口22，储油槽23，气体导入孔24，凸台25，止推台肩26，活塞销31，连杆轴孔41，偏心孔51，上泄压管道71，下泄压管道72，泄压阀腔73，液压阀座74，泄压孔75，阀杆76，钢球77以及第二弹簧78。壳体1分为上壳体101和下壳体102，两个壳体内部均设有内腔，上壳体101与下壳体102之间通过螺栓固定连接；上壳体101的顶部中心开有一个与其内腔相连通的出气孔105，其底部设有与下壳体102相互配合的配合面，在上壳体101的内腔腔口处，沿着腔口的轮廓设有凸止口13，该凸止口13突出于上壳体101的配合面；下壳体102的上方为与上壳体101相互配合的配合面，其内腔的腔口开在配合面上，在下壳体102的腔口处，沿着腔口的轮廓设有第二凹止口12，该第二凹止口12的止口面低于下壳体102的配合面，且第二凹止口12与凸止口13能够相互适配，下壳体102的两个相对的侧面上开有两个相互对正（同轴线）的主轴孔103，下壳体102的一个侧面上开有至少两个与下壳体102的内腔相连通的进气孔104。气缸2嵌入在下壳体102的内腔中，气缸2的中心开有一个贯穿与整个气缸的活塞孔21，活塞孔21的一端设有第一凹止口22，在第一凹止口22与活塞孔21之间的台阶面上沿着活塞孔21的轮廓开有一条储油槽23，该储油槽23的槽宽为0.3~3mm，槽高为0.3~3mm；在气缸2的侧壁上环周开有多个气体导入孔24，导气孔形状为圆孔、方孔、椭圆，气体导入孔24将活塞孔21与气缸2的外部相连通，气体导入孔24的个数为3~12个；气缸2的外侧直径小于下壳体102的内腔直径，气缸2的外侧面下方环周固定有4个凸台25，凸台25的高度刚好能够将气缸2支撑固定在所述下壳体102的内腔中，并形成紧配合；气缸2外侧面还固定有一个止推台肩26，其突出于气缸2的外侧面，并且位于气体导入孔24的上方，该止推台肩26的外径与第二凹止口12的口径相适配，并且在止推台肩26的上止推面上设有第一O型圈14。活塞3套在气缸2的活塞孔21中，其活塞顶部朝向第一凹止口22，活塞的侧面安装有活塞环16，且活塞环16的安装位置靠近活塞3的顶部，活塞3中安装有活塞销31。连杆4的小头通过第二轴承15套在活塞销31上，连杆4的大头上设有连杆轴孔41，连杆轴孔41中套有第一轴承8，第一轴承8的内孔套在偏心轮5的外圆上，偏心轮5的中间设有偏心孔51，其轴线平行于偏心轮5外圆的轴线，且两个轴线之间又一定距离。发动机曲轴9一侧的端轴10长度加长，从下壳体102的一侧分别穿过一个个主轴孔103、偏心孔51和另一个主轴孔103，再从下壳体102的另一侧穿出；端轴10通过主轴轴承18以能够旋转的方式安装在主轴孔103中，端轴10通过轴键或与偏心孔51之间的紧配合将偏心轮5固定。片阀6的直径略小于第一凹止口22的直径且大于活塞孔21的直径，其厚度不大于1.5mm，片阀6安装于第一凹止口22内并且能够沿着第一凹止口22上下滑动；片阀6与上壳体101的内腔顶部之间安装有第一弹簧11，出气孔105正对于第一弹簧11中间。在上壳体101的壳体壁中，开有一条上泄压管道71，其一端连通于上壳体101的内腔，另一端从上壳体101与下壳体102之间的安装面伸出；在下壳体102的壳体壁中，开有一条下泄压管道72，其一端连通于下壳体102的内腔，另一端与泄压阀总成7连接。

继续参考图2，泄压阀总成7包括，设在下壳体102侧壁中的泄压阀腔73，该泄压阀腔73的底部与下泄压管道72的另一端连通，泄压阀腔73的腔口开设在下壳体102与上壳体101之间的装配平面上，且与上泄压管道71的管道口相互对正；泄压阀腔73的腔口处嵌有一个泄压阀座74，贯穿于泄压阀座74的中心开有一个泄压孔75，该泄压孔75的下方为圆锥孔，泄压阀座74的顶面与下壳体102和上壳体101的配合面相平；阀杆76安装于泄压阀腔73内，其一端设有钢球77，另一端于泄压阀腔73的底部之间安装有第二弹簧78，通过第二弹簧78的张紧力，能够将钢球77顶紧于泄压阀座74底部的圆锥孔中；在泄压阀座74的顶面，泄压孔75的孔口处安装有第二O型圈17。

下面对该实施例点燃式低压缸内直喷发动机辅助气气泵的工作原理做进一步说明，使该领域的技术人员能够更清楚地理解该技术方案：

1．当发动机曲轴9旋转时，其端轴10能够带动偏心轮5转动，由于偏心轮5的特性，当其在发动机曲轴9转动时，能够直接驱动连杆4带动活塞3在气缸2中做上下往复运动；通过改变偏心轮5的安装角度，可以直接确定偏心轮5与曲轴之间的相位差，从而更精确地控制活塞3运动的时序。

2. 当活塞3向下运动时，气泵外界的气体会依次通过进气孔104、下壳体102的内腔、气体导入孔24被吸入到气缸2中；当活塞3向上运动时，气缸2内的气体开始压缩，当活塞3运动至上止点时，缸内气体所产生的压力能够克服第一弹簧11的压力将片阀6顶开，此时气缸2中的气体作为辅助气体通过出气孔105被排到发动机的喷油器中，与重油混合。

3. 当活塞3再次从上止点向下运动时，由于气缸2内的压力减小，第一弹簧11再次将片阀6下推，此时由于片阀6周边沾有储油槽23中存有的润滑油，该润滑油能够填满片阀6外侧与第一凹止口22孔壁之间的缝隙，使气体在该缝隙之间的通过粘度增大，从而防止活塞3在向下运动时，将已排出的气体回吸，导致喷油器辅助气体的气压与流量降低。

4. 该气阀还设有泄压阀总成7，当活塞3压缩气体时，如果气缸2内的压力过大，气体会克服第二弹簧78的弹力并将钢球77顶开，使气体回到下壳体102的内腔中，平衡过大的气压。

综上所述，本发明通过发动机曲轴直接带动偏心轮转动，带动连杆推动活塞进行往复运动，使曲轴与偏心轮之间的相位关系更加精准，启动效率高，并且简化了发动机的结构降低了重量；片阀能够控制通气的通气时机，储油槽中的润滑油能够增加片阀缝隙处的气体通过粘度，从而活塞在向下运动时气体回吸到气缸中，提高了进气效率，降低压力损失；泄压阀总成能够平衡气缸内过大的压力，提高了气泵中气体流量的稳定性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。